3500 mm爐卷軋機(jī)軋制線調(diào)整系統(tǒng)研究與應(yīng)用

劉 圳， 李冠旻， 焦志敏

（山信軟件股份有限公司日照自動化分公司， 山東 日照 276800）

山東鋼鐵集團(tuán)日照公司3 500 mm 爐卷產(chǎn)線采用的是單機(jī)架四輥可逆式軋機(jī)，軋機(jī)的軋制線調(diào)整主要通過階梯墊及其他輔助動作設(shè)備調(diào)整。軋制線調(diào)整系統(tǒng)主要用于使不同直徑的軋機(jī)軋輥適應(yīng)軋制線。軋制線調(diào)整設(shè)置取決于在換輥時裝入軋機(jī)的底部支撐輥和工作輥的直徑。該功能是通過可移動的階梯墊實現(xiàn)的，階梯墊布置在底部支撐輥軸承座下方、液壓輥縫控制系統(tǒng)液壓缸的上方。當(dāng)更換工作輥或支撐輥時，由于工作輥直徑的變化而需要調(diào)節(jié)軋制線，此時它們會通過液壓缸移動到合適位置。

1 系統(tǒng)組成

山東鋼鐵集團(tuán)日照公司3 500 mm 爐卷軋機(jī)的軋制線調(diào)整系統(tǒng)分為硬件部分和程序部分，硬件部分主要是通過階梯墊及其他輔助動作設(shè)備調(diào)整。包括為了動作階梯墊也要動作的下支撐輥提升軌道、壓緊裝置以及沖洗裝置等，這些裝置通過西馬克自動化程序進(jìn)行控制，一級控制程序通過軟件Logicad進(jìn)行編寫。

1.1 階梯墊參數(shù)

在進(jìn)行軋制線調(diào)整時不同的支撐輥直徑可通過支撐輥軸承座和階梯墊之間的滑板（RP）進(jìn)行補(bǔ)償。階梯墊運(yùn)行的實際值通過一個安裝在液壓缸內(nèi)的MTS 位移傳感器進(jìn)行測量。橫移液壓缸移動的參考值通過自動化系統(tǒng)利用軋輥直徑和滑板的函數(shù)計算。當(dāng)新工作輥組推入時，階梯墊抵達(dá)換輥位。在工作輥換輥過程中進(jìn)行階梯墊清理時，階梯板必須首先移動至位置8，之后移動至位置1。

參數(shù)：階梯墊梯級數(shù)量為9（包括換輥位置，換輥位也用于軋制）；移動行程數(shù)量為8；每個階梯的高度差為15 mm；每個位置的行進(jìn)距離為200 mm；行進(jìn)速度為50 mm/s；液壓缸最大行程為1 620 mm；液壓缸工作行程為1 600 mm。

1.2 支撐輥直徑和滑板關(guān)系（見表1）

表1 支撐輥直徑和滑板關(guān)系

1.3 下支撐輥提升軌道

提升軌道用于：提升下支撐輥用于階梯板調(diào)整（包括換輥位置，從而將下工作輥降至固定工作輥更換軌道上）；提升下支撐輥至抽出高度用于支撐輥更換；提升軌道位于軋機(jī)機(jī)架的支撐輥軸承座下方（2個固定位置）。

軌道通過8 個液壓缸（4 個位于入口側(cè)，4 個位于出口側(cè)）進(jìn)行升降。

液壓缸通過一個電磁閥帶2 個線圈、3 個位置和回位彈簧一同啟動。

為了實現(xiàn)液壓缸的同步運(yùn)行，在電磁閥和液壓缸之間安裝2 個液壓操作的同步裝置（1 個位于入口側(cè)/1 個位于出口側(cè)）。

安裝2 個壓力開關(guān)用于監(jiān)控液壓缸活塞側(cè)的壓力。連同激活信號，可確定液壓缸的終端位置。

1.4 下支撐輥壓緊裝置

針對該功能，出口側(cè)安裝2 臺液壓缸：1 臺位于傳動側(cè)，另1 臺位于操作側(cè)。

2 臺液壓缸將下支撐輥軸承座朝軋機(jī)機(jī)架的入口側(cè)方向壓緊從而清除間隙。

每臺液壓缸由一個電磁閥帶2 個線圈、3 個位置和回位彈簧驅(qū)動。

該功能通過壓力開關(guān)監(jiān)控。

在手動校準(zhǔn)之前，閥門將通過一個信號在換輥后開啟約0～5 s（可調(diào)），或僅通過自動模式開啟。當(dāng)計時器超時，第二個電磁閥打開。隨后軸承座位于釋放位置同時也是軋制位。

1.5 階梯墊及提升軌道沖洗系統(tǒng)

階梯墊沖洗系統(tǒng)用于防止階梯墊受到污染影響輥縫控制進(jìn)而影響軋制鋼板的品質(zhì)。為此沖洗系統(tǒng)需要在換輥過程中打開對階梯墊進(jìn)行沖洗。

提升軌道沖洗系統(tǒng)用于防止提升軌道受到污染。為此沖洗系統(tǒng)在換輥過程中運(yùn)行。沖洗過程通過計時器進(jìn)行定義。

換輥過程中階梯墊沖洗的步驟如下：

1）當(dāng)舊輥從軋機(jī)機(jī)架抽出時，沖洗開啟。目的：清潔階梯墊上表面。

2）階梯墊換到最高的梯級，再反過來換到最低的梯級，之后關(guān)閉沖洗。

3）階梯墊換到參考階梯（根據(jù)新軋輥資料）。

該程序可確保所有梯級得到?jīng)_洗并從階梯上清除氧化鐵皮保證階梯墊的清潔，避免因為階梯墊上的油污、氧化鐵皮影響到軋機(jī)的輥縫標(biāo)定進(jìn)而進(jìn)一步影響到鋼板的軋制。

2 軋制線計算

階梯墊按照工作輥直徑選擇。較小的工作輥直徑要求較厚的階梯板，原因是液壓輥縫控制（HGC）液壓缸的工作行程有限（見圖1）。

下列關(guān)系式根據(jù)軋機(jī)系統(tǒng)參數(shù)定義了實際軋制線的高度：

由此可得階梯墊的梯級數(shù)（四舍五入至下一個較高階梯以取得要求的階梯墊）為：

式中：n 為階梯數(shù)量（1～8），階梯 1 用于換輥；SD為支撐輥直徑；AD為工作輥直徑；RP為滑板組合總高度；WP為HGC-階梯墊計算出來的液壓缸工作位置；Xreal為底部工作輥的上邊緣與底部軋機(jī)牌坊軛之間的尺寸。該值定義了實際軋制線約等于軋機(jī)地面以上+830 mm；Xtheoretical=底部工作輥的上邊緣與底部軋機(jī)牌坊軛之間的尺寸4 690 mm，該值定義了理論軋制線為軋機(jī)地面以上+830 mm。

為了防止輥道上產(chǎn)生不被設(shè)備允許的軋制力，實際軋制線不得低于輥道上緣以下。輥道上邊緣距離軋機(jī)地面上方+800 mm。因此計算n 的時候WP的參考值應(yīng)為30 mm（階梯墊的參考位置）。如果支撐輥和工作輥均為較小輥徑，則WP參考值應(yīng)為50 mm。

根據(jù)n 的計算結(jié)果，液壓缸的實際工作位置WP必須按照軋制表和軋制原理進(jìn)行計算。

在入口區(qū)域輥縫（實際軋制線）內(nèi)的底部帶鋼/板坯表面必須與入口輥道頂面具有足夠的垂直距離，這點(diǎn)很重要。因此WP（實際軋制線）應(yīng)按照滿足下列公式的方式進(jìn)行調(diào)整。

式中：hin為入口厚度；hout為出口厚度；drollertabe為帶鋼/板坯的下表面與輥道標(biāo)高間的預(yù)留間距，該值至少為10 mm；Sbottomroll為下工作輥的上緣至輥道標(biāo)高的距離。

圖1 軋制線計算示意圖

生產(chǎn)計劃過程中在選擇合適梯級數(shù)“n”必須考慮上述各方面。

3 運(yùn)動簡圖

3.1 階梯墊橫移的原理圖（見圖2）

圖2 階梯墊橫移的原理圖（mm）

3.2 幾何條件簡圖（見下頁圖3，圖4）

4 工作輥手動換輥流程

4.1 手動抽輥流程

“首先軋機(jī)要從運(yùn)行模式切換到正常停車模式→此時主傳動自動定位并且CVC 回零位”→操作模式選擇換輥手動模式→操作權(quán)限下放到本地面板→走橋回到入口位置→換輥小車走到軋機(jī)前等待位置→上支撐輥提升到位→上支撐輥鎖緊打開→電動壓下到工作輥換輥位置→上下主軸水平移動到換輥位置→液壓壓下到油柱回底位置→下工作輥平衡缸縮回→下支撐輥提升軌道提升到位→階梯墊回到換輥位置→階梯墊沖洗→下支撐輥提升軌道下降到位→主軸定位塊移入→換輥小車走到軋機(jī)位置并且將鉤子鎖住→下主傳動接軸垂直平衡下降→下工作輥擋板打開→換輥小車走到上工作輥下降的位置→出入口水箱（導(dǎo)位）下降→上工作輥平衡缸縮回（下降）→上主傳動接軸垂直平衡下降→上工作輥擋板打開→換輥小車走到側(cè)移平臺位置→換輥小車走到側(cè)移平臺脫鉤位置并脫鉤→換輥小車走到側(cè)移平臺等待位置→側(cè)移平臺移動至新輥位置→換輥小車移動到側(cè)移平臺鎖鉤位置。

圖3 九級階梯墊軋制線示意圖

圖4 一級階梯墊軋制線示意圖（mm）

4.2 手動裝輥流程

新輥數(shù)據(jù)下發(fā)→換輥小車到上工作輥提升位置→上工作輥擋板鎖緊→上主傳動接軸垂直平衡提升→上工作輥平衡缸提升到位→出入口水箱提升到位→換輥小車到下工作輥擋板位置→下工作輥擋板鎖緊→下主傳動接軸垂直平衡提升→換輥小車鉤子打開并退回到軋機(jī)前等待位置→主軸定位塊抽出→下支撐輥提升軌道提升到位→階梯墊沖洗打開→階梯墊點(diǎn)動到最大位置，再到最小位置→階梯墊回到工作位→階梯墊沖洗關(guān)閉→下支撐輥提升軌道下降→下支撐輥側(cè)推推出5 s 再收回→液壓壓下油柱回到油緩沖液位→下工作輥平衡缸伸出 。

5 結(jié)語

軋制線調(diào)整系統(tǒng)用于調(diào)整不同直徑的軋輥以適應(yīng)軋制線。調(diào)整設(shè)置取決于在換輥時裝入的底部支撐輥和工作輥的直徑。